Essential University Physics Volume 1 with MasteringPhysics for Essential University Physics (v. 1) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Addison Wesley

作者:Richard Wolfson

出品人:

頁數:457

译者:

出版時間:2006-07-27

價格:USD 97.40

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780805339789

叢書系列:

圖書標籤:

• 122121112
• 物理學
• 大學物理
• Essential University Physics
• 力學
• 熱學
• 振動與波
• 流體
• 統計物理
• 大學教材
• 物理學教材
• MasteringPhysics

經典力學與熱力學基礎：探索宇宙運作的基石 本書旨在為理工科學生構建堅實、直觀且嚴謹的物理學基礎。我們深入探討經典力學的核心原理、能量的轉化與守恒，以及熱力學的基本定律，引導讀者理解從宏觀世界到微觀粒子尺度上支配物質和能量行為的普適規律。 第一部分：運動的描述與牛頓定律 本部分從運動學的基本概念入手，建立描述物體運動狀態的數學框架。我們詳細講解瞭位移、速度和加速度的矢量性質，區分瞭瞬時量與平均量，並引入瞭均勻加速直綫運動的分析工具。二維和三維運動的分析被係統化，重點解析瞭拋體運動和相對運動的概念。 隨後，我們將焦點轉嚮導緻運動變化的根本原因——力。牛頓運動定律被視為經典力學的核心支柱。牛頓第一定律（慣性定律）的哲學意義和實驗基礎被細緻闡述。牛頓第二定律 ($mathbf{F} = mmathbf{a}$) 作為連接力與運動的橋梁，通過大量的實例分析（包括自由落體、斜麵上的摩擦力、彈簧係統等），幫助讀者掌握如何建立正確的受力分析圖並應用矢量求和。牛頓第三定律（作用與反作用）的正確理解和辨析是本部分的難點，我們通過生活中的具體場景（如行走、火箭發射）澄清瞭作用力與反作用力的配對原則。 第二部分：能量、功與動量 本部分引入瞭物理學中最強大、最普適的概念之一：能量。我們將功定義為力和位移的點積，並探討瞭變力做功的計算方法（如積分法）。動能的概念隨之引入，並導齣著名的動能定理，闡明瞭閤外力對物體所做的功等於其動能的變化量。 隨後，我們引入瞭保守力與非保守力的概念。重力、彈力等保守力使得機械能守恒定律得以建立，該定律是解決眾多力學問題的利器。勢能（重力勢能和彈性勢能）的引入，使得我們能夠用標量而非矢量來處理復雜的能量轉換問題。能量守恒定律，作為比機械能守恒更一般的原理，被推廣到包含非保守力做功的情況。 動量和衝量的概念構成瞭本部分的核心。動量定理（衝量等於動量變化）被用於分析短時間內相互作用的物理過程。在沒有外力作用或閤外力為零的情況下，動量守恒定律被確立，並應用於碰撞問題（包括完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞）和火箭推進原理的分析。係統質心和質心運動方程的推導，展示瞭係統整體行為的簡化描述方式。 第三部分：鏇轉運動、振動與波 經典力學從直綫運動拓展到圍繞軸綫的運動。本部分詳細介紹瞭轉動的描述量：角位移、角速度和角加速度。轉動慣量作為剛體轉動的“質量”的對應物，其計算方法（包括平行軸定理和垂直軸定理）是重點內容。轉動力矩被定義為鏇轉的“力”，並導齣牛頓第二定律的轉動形式 ($ au = Ialpha$)。角動量和角動量守恒定律被引入，用於分析花樣滑冰運動員收緊手臂或行星繞日運行等現象。 本部分還深入研究瞭簡諧運動（SHM）——周期性振動的基本模型。我們從對迴復力的分析齣發，建立瞭描述SHM的微分方程，並得到瞭位移、速度和加速度隨時間變化的解析解。單擺和復擺的周期計算，以及包含阻尼和驅動力的受迫振動與共振現象，提供瞭對係統能量耗散與維持的深刻洞察。 最後，我們將概念延伸至波的傳播。機械波的産生條件、橫波與縱波的區彆，以及波的描述量（波長、頻率、波數、角頻率）被係統闡述。波的疊加原理和駐波的形成機製，為後續學習聲學和光學打下瞭基礎。 第四部分：熱力學基礎 物理學的視角轉嚮瞭能量的另一種宏大錶現形式——熱能。本部分首先建立起溫度的概念及其與宏觀物質特性的關係，介紹瞭理想氣體模型，並詳細推導瞭理想氣體狀態方程 ($PV=nRT$)。分子動理論將微觀粒子的隨機運動與宏觀熱現象聯係起來，推導齣瞭氣體平均動能與溫度的關係，以及氣體壓力的微觀解釋。 熱力學的第一定律——能量守恒定律在熱過程中的應用，被定義為內能的變化等於吸收的熱量減去係統對外做的功 ($Delta U = Q - W$)。我們仔細區分瞭準靜態過程和不可逆過程，並計算瞭等溫、等容、等壓和絕熱過程中的功和內能變化。 熱力學第二定律是本部分的精髓。我們從不同的錶述（卡諾定理、熱效率、剋勞修斯錶述）來理解“熵”這一無法逆轉的物理量。熵被定義為係統混亂度的量度，並導齣其在微觀統計（玻爾茲曼公式）和宏觀熱力學過程中的變化計算。第二定律強調瞭自發過程的方嚮性，並對熱機的最大效率——卡諾效率進行瞭嚴格的限定。 學習輔助工具：MasteringPhysics 本書配套的數字學習環境MasteringPhysics提供瞭動態、交互式的學習體驗。學生可以通過大量的在綫作業、即時反饋和概念診斷工具，將書本知識轉化為實際解決問題的能力。平颱內嵌的詳細解題步驟和概念性問題，能夠針對性地彌補課堂教學中難以覆蓋的知識盲點，確保對每一個物理概念的理解都是精確和深入的。

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